In diesem Artikel wird erklärt, was Kettenräder sind und wofür sie verwendet werden. So erfahren Sie, wie Sie das Übersetzungsverhältnis von Kettengetrieben berechnen, welche Vor- und Nachteile diese Art von Getrieben hat und schließlich welche Einsatzmöglichkeiten es gibt.
Was sind Kettengetriebe?
Bei Kettengetrieben handelt es sich um Getriebe, bei denen die Drehbewegung über eine Kette übertragen wird. Das heißt, Kettenräder sind zwei Zahnräder mit parallelen Achsen, die in einem bestimmten Abstand angeordnet und durch eine Kette verbunden sind.
Beispielsweise funktioniert der Mechanismus eines Fahrrads mit einem Kettengetriebe. Konkret dient das Kettengetriebe des Fahrrads dazu, die Kreisbewegung der Beine auf das Hinterrad zu übertragen, das das Fahrrad vorwärts bewegt.
Daher ist die Funktionsweise von Kettengetrieben einfach: Sie übertragen die Drehbewegung von einem Kettenrad auf das andere Kettenrad mithilfe einer Kette, anstatt die beiden Kettenräder miteinander zu kämmen.
Wenn sich das angetriebene Kettenrad dreht, bewirkt dies eine Bewegung in der Kette, die wiederum das angetriebene Kettenrad dreht. Somit drehen sich beide Zahnräder gleichzeitig in die gleiche Richtung, obwohl sie normalerweise mit einer unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit rotieren.
Übersetzungsverhältnis mit Kette
Das Übersetzungsverhältnis des Kettenrades ist das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle zur Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle. Daher ist das Übersetzungsverhältnis von Kettengetrieben gleich der Abtriebsdrehzahl dividiert durch die Antriebsdrehzahl.
Ebenso kann das Übersetzungsverhältnis eines Kettenantriebssystems berechnet werden, wenn man den Durchmesser jedes Rads oder seine Zähnezahl kennt. Denn das Übersetzungsverhältnis entspricht dem Verhältnis des Eingangsdurchmessers zum Ausgangsdurchmesser oder ähnlich dem Verhältnis der Zähnezahl des Eingangsrades zur Zähnezahl des Ausgangsrades.
Kurz gesagt lautet die Formel für das Übersetzungsverhältnis des Kettenrads :
Gold:
-
ist das Übersetzungsverhältnis.
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ist die Winkelgeschwindigkeit des Antriebsrades.
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ist die Winkelgeschwindigkeit des Abtriebsrades.
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ist die Anzahl der Zähne des Eingangszahnrads.
-
ist die Zähnezahl des Abtriebsrades.
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ist der Durchmesser des Eingangsrades.
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ist der Durchmesser des Abtriebsrades.
Wenn wir schließlich die Energieverluste bei der Übertragung von Kreisbewegungen vernachlässigen, entspricht das Übersetzungsverhältnis auch dem Eingangsmoment (M 1 ) dividiert durch das Ausgangsmoment (M 2 ).
Anhand des Wertes des Übersetzungsverhältnisses können wir ableiten, um welche Art von Kettenrädern es sich handelt:
- i>1 : Wenn das Übersetzungsverhältnis größer als 1 ist, bedeutet dies, dass die Ausgangswinkelgeschwindigkeit größer als die Eingangswinkelgeschwindigkeit ist. Daher sind die Zähnezahl und der Durchmesser des Abtriebsrads kleiner als die Zähnezahl und der Durchmesser des Eingangsrads.
- i<1 : Wenn das Übersetzungsverhältnis kleiner als 1 ist, bedeutet dies, dass die Ausgangswinkelgeschwindigkeit kleiner ist als die Eingangswinkelgeschwindigkeit. Daher sind die Zähnezahl und der Durchmesser des Abtriebsrads größer als die Zähnezahl und der Durchmesser des Eingangsrads.
- i=1 : Wenn das Übersetzungsverhältnis gleich 1 ist, bedeutet dies, dass die Ausgangswinkelgeschwindigkeit der Eingangswinkelgeschwindigkeit entspricht. Somit sind die Zähnezahl und der Durchmesser der beiden Räder identisch.
Vor- und Nachteile von Kettengetrieben
Vorteile von Kettengetrieben:
- Kettengetriebe sind für die Übertragung großer Kräfte sehr nützlich, da zwischen der Kette und den Zahnrädern kein Schlupf auftreten kann.
- Sie ermöglichen die Übertragung einer Drehbewegung zwischen zwei separaten Rädern.
- Die Kette sollte nicht so stramm sein wie die Riemen, was zu weniger Pannen führt.
- Im Vergleich zu anderen Getriebearten weisen Kettengetriebe eine höhere mechanische Leistung auf.
Nachteile von Kettengetrieben :
- Kettengetriebe machen mehr Lärm als andere Getriebearten.
- Kettengetriebe können die Drehrichtung nicht umkehren.
- Die Achsen der Kettenräder müssen parallel sein.
- Es handelt sich um ein Getriebesystem, das eine gute Schmierung benötigt, um ordnungsgemäß zu funktionieren.
- Wenn sich das angetriebene Zahnrad aus irgendeinem Grund nicht mehr dreht, bleibt auch das Antriebsrad stehen, was zu Schäden führen kann.
- Kettengetriebe sind im Vergleich zu anderen Getriebearten teure Getriebemechanismen.